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एक पारिस्थितिकी तंत्र में जानवर, पौधे, रोगाणु और उनके आसपास के आवासहीन घटक शामिल होते हैं, जैसे कि पानी, हवा और मिट्टी। प्रत्येक जीवित जीव को ऊर्जा उत्पादन के एक निश्चित रूप की आवश्यकता होती है। सभी जानवरों को श्वसन, कार्बन डाइऑक्साइड के लिए ऑक्सीजन का आदान-प्रदान, जीवित रहने के लिए आवश्यक है। पौधों को भी श्वसन और ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, लेकिन वे भी पर्यावरण से कार्बन को ठीक करते हैं या हटाते हैं और जानवरों द्वारा उपयोग किए जाने वाले जीवन-देने वाले ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, सौर ऊर्जा द्वारा ईंधन लेते हैं जो वे क्लोरोप्लास्ट नामक विशेष ऑर्गेनेल का उपयोग करके कटाई करते हैं। शुद्ध पारिस्थितिकी तंत्र विनिमय की गणना एक सूत्र द्वारा की जाती है, जो यह दर्शाता है कि कितना हटाया गया है, इसकी तुलना में पर्यावरण में कितना कार्बन डाला जाता है। नेट पारिस्थितिकी तंत्र विनिमय को कभी-कभी "शुद्ध पारिस्थितिकी तंत्र उत्पादन" भी कहा जाता है।
कार्बन चक्र
पृथ्वी पर जीवन को बनाए रखने के लिए जैसा कि अभी है, वायुमंडल में कार्बन और जैविक जीवों में तय कार्बन को संतुलित करने की आवश्यकता है। यदि नहीं, तो जलवायु परिवर्तन का परिणाम होगा। पशु और लोग केवल सांस लेने से पारिस्थितिकी तंत्र में अधिक कार्बन जोड़ते हैं। वायुमंडलीय कार्बन भी क्षय द्वारा उत्पादित होता है, क्योंकि मृत जानवर और पौधे पदार्थ अपने ऊतकों में संग्रहीत कार्बन को छोड़ते हैं, और पेड़, पौधों और जीवाश्म ईंधन के दहन से, जैसे तेल और कोयला। इन प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए, जीवित पौधों को "कार्बन सिंक" के रूप में जाना जाता है क्योंकि वे पर्यावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को निकालते हैं और इसे ऑक्सीजन और खाद्य ऊर्जा में बदलते हैं।
प्रमुख कारक और शर्तें
शुद्ध पारिस्थितिकी तंत्र विनिमय को निर्धारित करने के लिए कई कारकों की आवश्यकता होती है। पहला शुद्ध प्राथमिक उत्पादन है, जो पौधों द्वारा पारिस्थितिक तंत्र से निकाले गए कार्बनिक कार्बन की शुद्ध मात्रा है। पौधे ऑटोट्रॉफ़्स हैं, जिसका अर्थ है कि वे प्रकाश संश्लेषण नामक प्रक्रिया के दौरान अकार्बनिक पदार्थों और सूर्य के प्रकाश से पोषक तत्व और ऊर्जा बनाने में सक्षम हैं। कार्बन की कुल मात्रा - जिसे पारिस्थितिकी तंत्र से हटा दिया गया है - प्रकाश संश्लेषण के दौरान सकल प्राथमिक उत्पादन कहलाता है। हालांकि, पौधे श्वसन के दौरान कार्बन भी छोड़ देते हैं। इसलिए, सकल प्राथमिक उत्पादन के दौरान तय कार्बन की मात्रा से श्वसन के दौरान पौधों द्वारा दी गई कार्बन की मात्रा को घटाकर शुद्ध प्राथमिक उत्पादन की गणना की जाती है।
नेट इकोसिस्टम एक्सचेंज का निर्धारण
जबकि पौधे ऑटोट्रॉफ़ हैं, मनुष्य और जानवर हेटरोट्रोफ़ हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें पर्यावरण से कार्बनिक पोषक तत्वों - भोजन की आवश्यकता होती है और पचे हुए भोजन से ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करना चाहिए। हेटरोट्रॉफ़िक श्वसन से बड़ी मात्रा में कार्बन उत्पन्न होता है जिसे पारिस्थितिक तंत्र में डाला जाता है। इसलिए, शुद्ध प्राथमिक तंत्र शुद्ध प्राथमिक उत्पादन से हेटेरोट्रोफिक श्वसन द्वारा उत्पादित कार्बन की मात्रा को घटाकर निर्धारित किया जाता है।
पारिस्थितिक तंत्र के गुण
कार्बन संतुलन एक मौलिक गुण है जो यह सुनिश्चित करता है कि पारिस्थितिक तंत्र टिकाऊ और स्वस्थ हों। शुद्ध पारिस्थितिक तंत्र विनिमय कार्बन चक्र के संतुलन को मापने में मदद करता है। जैसा कि यह घटाकर गणना की जाती है कि पारिस्थितिक तंत्र में कितना कार्बन डाला जाता है, कितना कार्बन प्लांट ठीक करता है या निकालता है, सबसे अच्छा परिणाम एक नकारात्मक मूल्य होगा। उदाहरण के लिए, 1992 से 2000 तक के आंकड़ों से पता चला है कि पूर्वी संयुक्त राज्य अमेरिका के जंगलों में शुद्ध पारिस्थितिकी तंत्र एक्सचेंज -84 से -740 तक थे। यह इंगित करता है कि जारी होने की तुलना में अधिक कार्बन निकाला जा रहा है। अगर कार्बन को कुशलता से नहीं हटाया जाता है, तो एक पारिस्थितिकी तंत्र में हवा - और जीवन की गुणवत्ता को नुकसान होगा। एक पारिस्थितिकी तंत्र में कार्बन संतुलन के लिए विचार करने वाले अन्य कारक कारखानों और वाहनों से प्रदूषण है, जबकि महासागर भी वायुमंडल से कार्बन निकालते हैं।